Luận văn thạc sĩ về ổn định hệ thống điện cho hệ nhiều máy tại HCMUTE

Luận văn thạc sĩ HCMUTE nghiên cứu ổn định hệ thống điện cho hệ nhiều máy, cung cấp giải pháp tối ưu và hiệu quả trong ngành điện.

• Tác giả: Nguyễn Thị Phương Quỳnh
• Người hướng dẫn: PGS.TS Quyền Huy Ánh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Thiết Bị, Mạng Và Nhà Máy Điện
• Đề tài: Ổn Định Hệ Thống Điện Cho Nhiều Máy
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM TẠ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu
• 1.2. Kết quả nghiên cứu trong nƣớc
• 1.3. Kết quả nghiên cứu ngoài nƣớc
• 1.4. Mục đích của đề tài
• 1.5. Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài
• 1.5.1. Nhiệm vụ của đề tài
• 1.5.2. Giới hạn đề tài
• 1.6. Phƣơng pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Các chế độ hệ thống điện
• 2.2. Các khái niệm về ổn định trong hệ thống điện
• 2.2.1. Ổn định tĩnh trong hệ thống điện
• 2.2.2. Ổn định động trong hệ thống điện
• 2.2.3. Sơ lƣợc về ứng dụng các phƣơng pháp toán học nghiên cứu ổn định trong hệ thống điện
• 2.3. Phƣơng pháp phân tích và đánh giá ổn định theo tiêu chuẩn năng lƣợng
• 2.4. Phƣơng pháp phân tích và đánh giá ổn định theo Lyapunov
• 2.4.1. Phƣơng pháp trực tiếp (hay còn gọi là phƣơng pháp thứ hai của Lyapunov)
• 2.4.2. Phƣơng pháp xấp xỉ bậc nhất của Lyapunov (hay còn gọi là phƣơng pháp thứ nhất của Lyapunov)
• 2.5. Hậu quả của sự mất ổn định và các yêu cầu đảm bảo ổn định cho hệ thống điện
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH TOÁN
• 3.1. Giải thuật phân tích và đánh giá ổn định hệ nhiều máy bằng phƣơng pháp mô phỏng
• 3.2. Phƣơng pháp phân bố công suất bằng phép lặp Gauss – Seidel
• 3.3. Phƣơng pháp phân bố công suất bằng phép lặp Newton – Grapson
• 3.4. Thời gian cắt tới hạn
• 4. CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN
• 4.1. Công suất điện của mỗi máy phát
• 4.2. Trạng thái của các máy phát
• 4.2.1. Trạng thái của các máy phát tại thời điểm sự cố xảy ra
• 4.2.2. Trạng thái của các máy phát sau khi sự cố xảy ra
• 4.2.3. Trạng thái của các máy phát trong toàn bộ quá trình khi có sự cố xảy ra
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
• 5.1. Hệ thống điện 3 máy – 9 nút
• 5.2. Tính toán thông số đầu vào bằng phƣơng pháp giải tích
• 5.3. Khảo sát và đánh giá ổn định hệ thống điện 3 máy – 9 nút
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
• 6.1. Kết luận
• 6.2. Những mặt còn tồn tại và hƣớng phát triển cho đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống điện

Hệ thống điện Việt Nam đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là trong những năm gần đây. Sự phát triển này không chỉ về mặt công suất mà còn về quy mô lãnh thổ. Hệ thống điện hiện nay bao gồm nhiều máy phát điện hoạt động đồng thời, tạo ra một mạng lưới phức tạp. Việc đảm bảo ổn định điện cho toàn bộ hệ thống là một thách thức lớn. Nghiên cứu về ổn định hệ thống điện không chỉ giúp nâng cao hiệu suất mà còn đảm bảo an toàn cho các thiết bị và người sử dụng. Theo đó, việc áp dụng các công nghệ mới trong quản lý điện và công nghệ điện là rất cần thiết để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội.

1.1. Lịch sử phát triển hệ thống điện

Lịch sử phát triển của hệ thống điện bắt đầu từ những năm cuối thế kỷ 19 với sự ra đời của điện xoay chiều 3 pha. Những phát minh này đã mở ra một kỷ nguyên mới cho ngành điện lực. Các nghiên cứu về ổn định hệ thống điện đã được thực hiện từ rất sớm, với những đóng góp quan trọng từ các nhà khoa học như R. Park và A. Goriev. Họ đã thiết lập các phương trình vi phân mô tả quá trình quá độ của các máy điện đồng bộ, từ đó hình thành nền tảng cho lý thuyết ổn định điện hiện đại.

II. Phương pháp nghiên cứu ổn định hệ thống điện

Để đánh giá ổn định hệ thống điện cho nhiều máy, cần áp dụng các phương pháp nghiên cứu hiện đại. Các phương pháp này bao gồm phân tích theo tiêu chuẩn năng lượng và phương pháp Lyapunov. Phương pháp phân tích theo tiêu chuẩn năng lượng giúp xác định các điều kiện cần thiết để duy trì ổn định điện trong hệ thống. Trong khi đó, phương pháp Lyapunov cung cấp một cách tiếp cận mạnh mẽ hơn, cho phép đánh giá ổn định động và ổn định tĩnh của hệ thống. Việc áp dụng các phương pháp này không chỉ giúp phát hiện sớm các hiện tượng mất ổn định mà còn cung cấp các giải pháp kịp thời để khắc phục.

2.1. Phân tích theo tiêu chuẩn năng lượng

Phân tích theo tiêu chuẩn năng lượng là một trong những phương pháp đơn giản và hiệu quả để đánh giá ổn định hệ thống điện. Phương pháp này dựa trên nguyên tắc cân bằng năng lượng, giúp xác định các điều kiện cần thiết để duy trì ổn định điện. Tuy nhiên, phương pháp này có những hạn chế nhất định, đặc biệt là khi áp dụng cho các hệ thống phức tạp. Do đó, cần kết hợp với các phương pháp khác để có cái nhìn toàn diện hơn về ổn định hệ thống điện.

III. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu về ổn định hệ thống điện cho nhiều máy tại HCMUTE không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn. Các kết quả đạt được từ việc mô phỏng và đánh giá tính ổn định có thể được áp dụng trực tiếp vào việc thiết kế và vận hành hệ thống điện. Việc xây dựng các mô hình mô phỏng bằng phần mềm Matlab giúp các kỹ sư có thể dự đoán và xử lý các tình huống khẩn cấp một cách hiệu quả. Điều này không chỉ nâng cao độ tin cậy của hệ thống mà còn giảm thiểu rủi ro cho người sử dụng.

3.1. Tính ứng dụng trong quản lý điện

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong việc quản lý điện tại các nhà máy và khu công nghiệp. Việc đánh giá ổn định điện giúp các nhà quản lý có thể đưa ra các quyết định kịp thời nhằm đảm bảo hoạt động liên tục của hệ thống. Hơn nữa, các giải pháp được đề xuất từ nghiên cứu có thể giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, từ đó tiết kiệm chi phí và nâng cao hiệu quả sản xuất.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống điện Việt Nam trong những năm gần đây đã có sự phát triển vượt bậc về công suất và quy mô lãnh thổ, với sự gia tăng số lượng máy phát và mở rộng mạng lưới truyền tải điện. Theo ước tính, công suất hệ thống điện đã tăng lên đáng kể, đồng thời các nhà máy điện lớn như Thủy điện Sơn La và Trung tâm nhiệt điện Phú Mỹ đã được đưa vào vận hành, góp phần nâng cao năng lực cung cấp điện. Tuy nhiên, sự phức tạp ngày càng tăng của hệ thống điện nhiều máy phát đồng bộ đặt ra thách thức lớn về đảm bảo tính ổn định của toàn hệ thống, đặc biệt trong các tình huống sự cố như ngắn mạch hoặc cắt đường dây.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm của luận văn là khảo sát và đánh giá tính ổn định động của hệ thống điện nhiều máy phát, nhằm tìm ra phương pháp đánh giá nhanh chóng, chính xác và trực quan. Mục tiêu cụ thể là xây dựng mô hình toán học, phát triển thuật toán phân tích ổn định và xây dựng công cụ mô phỏng trên phần mềm Matlab cho hệ thống điện 9 nút và 3 máy phát. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào hệ thống điện nhiều máy phát tại Việt Nam, với các mô phỏng sự cố ngắn mạch ba pha tại các nút khác nhau trong hệ thống.

Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc cung cấp một phương pháp đánh giá ổn định hệ thống điện có thể ứng dụng thực tiễn, giúp nâng cao độ tin cậy vận hành, giảm thiểu rủi ro mất ổn định và sự cố lan rộng trong hệ thống điện Việt Nam. Các chỉ số đánh giá như thời gian cắt tới hạn và góc lệch pha giữa các máy phát được sử dụng làm metrics quan trọng để đo lường hiệu quả của phương pháp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu ổn định hệ thống điện, bao gồm:

• Ổn định tĩnh và ổn định động trong hệ thống điện: Ổn định tĩnh là khả năng hệ thống phục hồi sau các kích động nhỏ, duy trì trạng thái cân bằng công suất. Ổn định động liên quan đến khả năng hệ thống phục hồi sau các kích động lớn như sự cố ngắn mạch, đảm bảo quá trình quá độ diễn ra bình thường và chuyển sang chế độ xác lập mới.

• Phương pháp Lyapunov trong phân tích ổn định: Phương pháp xấp xỉ bậc nhất của Lyapunov được áp dụng để đánh giá ổn định tĩnh thông qua phân tích nghiệm của phương trình đặc trưng tuyến tính hóa hệ thống. Tiêu chuẩn Hurwitz và tiêu chuẩn tần số Mikhailov được sử dụng để xác định tính ổn định dựa trên dấu và vị trí của các nghiệm.

• Phương pháp mô phỏng phân tích ổn định hệ nhiều máy: Thay vì biến đổi hệ nhiều máy thành hệ một máy nối với hệ vô cùng lớn, phương pháp mô phỏng trực tiếp dựa trên góc lệch pha giữa các máy phát so với máy phát chuẩn được sử dụng để đánh giá tính ổn định động.

Các khái niệm chính bao gồm: góc lệch pha máy phát, công suất cơ và công suất điện từ, ma trận tổng dẫn, thời gian cắt tới hạn, và các tiêu chuẩn ổn định phi chu kỳ.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu nghiên cứu bao gồm các thông số kỹ thuật của hệ thống điện 9 nút và 3 máy phát, dữ liệu đường dây, biến áp, và các thông số máy phát được thu thập từ hệ thống điện Việt Nam. Các dữ liệu này được sử dụng để xây dựng mô hình toán học và mô phỏng trên phần mềm Matlab.

Phương pháp phân tích ổn định bao gồm:

• Xây dựng mô hình toán học hệ thống điện nhiều máy dựa trên các giả định về máy phát đồng bộ, tải và đường dây.

• Sử dụng phương pháp phân bố công suất bằng phép lặp Newton-Raphson để tính toán các thông số đầu vào.

• Áp dụng thuật toán mô phỏng quá trình quá độ sau sự cố ngắn mạch ba pha tại các nút khác nhau.

• Đánh giá ổn định dựa trên biến thiên góc lệch pha và vận tốc góc của các máy phát, xác định thời gian cắt tới hạn để hệ thống duy trì ổn định.

Quá trình nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ năm 2012 đến 2013, với sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Quyền Huy Ánh tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Phương pháp đánh giá ổn định hệ thống điện nhiều máy bằng mô phỏng: Luận văn đã xây dựng thành công phương pháp mô phỏng dựa trên góc lệch pha giữa các máy phát so với máy phát chuẩn, giúp đánh giá nhanh và chính xác tính ổn định động của hệ thống. Kết quả mô phỏng trên hệ thống 9 nút và 3 máy phát cho thấy phương pháp có thể xác định được trạng thái ổn định hoặc mất ổn định dựa trên biến thiên góc lệch pha.

2. Thời gian cắt tới hạn ảnh hưởng đến ổn định hệ thống: Qua các mô phỏng, thời gian cắt tới hạn được xác định trong khoảng từ 0.3 đến 0.9 giây tùy theo vị trí sự cố và mức tải. Ví dụ, khi tăng tải 10% tại các nút 5, 6 và 8, thời gian cắt tới hạn giảm khoảng 15%, cho thấy tải tăng làm giảm khả năng chịu đựng sự cố của hệ thống.

3. Ảnh hưởng của tải tăng đến tính ổn định: Mô phỏng với các mức tăng tải từ 10% đến 90% cho thấy góc lệch pha giữa các máy phát tăng dần, vận tốc góc dao động mạnh hơn, dẫn đến nguy cơ mất ổn định cao hơn. Ở mức tăng tải 70%, hệ thống bắt đầu xuất hiện các dao động không ổn định, thể hiện qua các biểu đồ góc lệch pha và vận tốc góc.

4. Công cụ mô phỏng trên Matlab hiệu quả trong đánh giá ổn định: Việc xây dựng chương trình mô phỏng bằng ngôn ngữ lập trình m.file trong Matlab đã giúp thực hiện các tính toán phân bố công suất và mô phỏng quá trình quá độ một cách trực quan và nhanh chóng, hỗ trợ tốt cho việc phân tích và đánh giá ổn định hệ thống điện nhiều máy.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến mất ổn định trong hệ thống điện nhiều máy là do sự mất đồng bộ trong góc lệch pha và vận tốc góc giữa các máy phát, đặc biệt khi xảy ra sự cố ngắn mạch hoặc tăng tải đột ngột. Kết quả mô phỏng cho thấy, thời gian cắt sự cố càng ngắn thì khả năng duy trì ổn định càng cao, phù hợp với các nghiên cứu trong ngành điện lực về tầm quan trọng của thời gian phản ứng nhanh trong xử lý sự cố.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, phương pháp mô phỏng trực tiếp nhiều máy phát không cần biến đổi tương đương đã cho phép đánh giá chính xác hơn các tương tác phức tạp giữa các máy phát trong hệ thống. Điều này góp phần nâng cao hiệu quả vận hành và quản lý hệ thống điện phức tạp như ở Việt Nam.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ góc lệch pha theo thời gian, biểu đồ vận tốc góc, và bảng tổng hợp thời gian cắt tới hạn tương ứng với các mức tải và vị trí sự cố, giúp trực quan hóa mức độ ổn định của hệ thống.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường hệ thống bảo vệ và tự động cắt sự cố nhanh: Đề xuất các đơn vị vận hành hệ thống điện nâng cấp thiết bị bảo vệ để giảm thời gian cắt sự cố xuống dưới thời gian cắt tới hạn xác định, nhằm đảm bảo hệ thống duy trì ổn định động. Thời gian thực hiện trong vòng 1-2 năm, chủ thể thực hiện là các công ty truyền tải điện.

2. Nâng cao năng lực mô phỏng và phân tích ổn định: Khuyến nghị các trung tâm nghiên cứu và vận hành hệ thống điện đầu tư phát triển phần mềm mô phỏng dựa trên Matlab hoặc các công cụ tương tự để đánh giá ổn định hệ thống nhiều máy phát, phục vụ công tác dự báo và xử lý sự cố. Thời gian triển khai 1 năm.

3. Đào tạo chuyên sâu cho kỹ sư vận hành hệ thống điện: Tổ chức các khóa đào tạo về lý thuyết ổn định hệ thống điện và kỹ năng sử dụng công cụ mô phỏng cho đội ngũ kỹ sư vận hành, nhằm nâng cao năng lực phân tích và xử lý tình huống sự cố. Chủ thể thực hiện là các trường đại học và trung tâm đào tạo, thời gian 6-12 tháng.

4. Nghiên cứu mở rộng mô hình và áp dụng giải thuật hiện đại: Khuyến nghị tiếp tục nghiên cứu mở rộng mô hình đánh giá ổn định cho các dạng sự cố phức tạp hơn như ngắn mạch bất đối xứng, đồng thời ứng dụng các giải thuật trí tuệ nhân tạo như mạng nơ-ron hoặc logic mờ để nâng cao độ chính xác và tốc độ phân tích. Thời gian nghiên cứu 2-3 năm, chủ thể là các viện nghiên cứu và trường đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư vận hành và quản lý hệ thống điện: Giúp hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định hệ thống điện nhiều máy, áp dụng công cụ mô phỏng để dự báo và xử lý sự cố hiệu quả.

2. Nhà nghiên cứu và giảng viên trong lĩnh vực điện – điện tử: Cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu ổn định hệ thống điện, làm tài liệu tham khảo cho các đề tài nghiên cứu tiếp theo.

3. Sinh viên ngành kỹ thuật điện và thiết bị mạng điện: Hỗ trợ học tập và thực hành các phương pháp mô phỏng, phân tích ổn định hệ thống điện phức tạp.

4. Các đơn vị thiết kế và tư vấn hệ thống điện: Áp dụng kết quả nghiên cứu để thiết kế hệ thống điện có tính ổn định cao, đảm bảo vận hành an toàn và tin cậy.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp mô phỏng ổn định hệ nhiều máy có ưu điểm gì so với phương pháp biến đổi tương đương?
   Phương pháp mô phỏng trực tiếp cho phép đánh giá chính xác hơn các tương tác phức tạp giữa các máy phát mà không làm mất thông tin chi tiết như khi biến đổi tương đương. Ví dụ, mô phỏng góc lệch pha trực tiếp giúp phát hiện mất đồng bộ nhanh hơn.

2. Thời gian cắt tới hạn là gì và tại sao quan trọng?
   Thời gian cắt tới hạn là khoảng thời gian tối đa mà hệ thống có thể chịu được sự cố trước khi mất ổn định. Việc cắt sự cố nhanh hơn thời gian này giúp duy trì ổn định hệ thống, giảm thiểu rủi ro mất đồng bộ.

3. Làm thế nào để xác định góc lệch pha giữa các máy phát trong mô phỏng?
   Góc lệch pha được tính dựa trên trạng thái quay của rôto máy phát so với máy phát chuẩn, sử dụng các phương trình vi phân mô tả quá trình quá độ và dữ liệu đầu vào từ phân bố công suất.

4. Phần mềm Matlab được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu này?
   Matlab được dùng để xây dựng mô hình toán học, thực hiện các phép tính phân bố công suất bằng phương pháp Newton-Raphson, và lập trình mô phỏng quá trình quá độ bằng ngôn ngữ m.file, giúp đánh giá ổn định hệ thống.

5. Có thể áp dụng phương pháp này cho hệ thống điện lớn hơn không?
   Có thể, tuy nhiên cần mở rộng mô hình và tối ưu thuật toán để xử lý khối lượng dữ liệu lớn hơn. Nghiên cứu tiếp theo có thể áp dụng các giải thuật trí tuệ nhân tạo để nâng cao hiệu quả phân tích.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công phương pháp và công cụ mô phỏng đánh giá ổn định động cho hệ thống điện nhiều máy phát, cụ thể là hệ 9 nút và 3 máy phát.
• Phương pháp mô phỏng dựa trên góc lệch pha và vận tốc góc giữa các máy phát giúp xác định nhanh chóng trạng thái ổn định hoặc mất ổn định của hệ thống.
• Kết quả mô phỏng cho thấy thời gian cắt tới hạn và mức tải ảnh hưởng rõ rệt đến tính ổn định, cung cấp cơ sở cho các biện pháp vận hành và bảo vệ hệ thống.
• Công cụ mô phỏng trên Matlab được đánh giá là hiệu quả, có thể ứng dụng thực tiễn trong vận hành hệ thống điện Việt Nam.
• Đề xuất các hướng phát triển tiếp theo bao gồm mở rộng mô hình, áp dụng giải thuật trí tuệ nhân tạo và nâng cao năng lực vận hành hệ thống điện.

Để tiếp tục phát triển nghiên cứu, các đơn vị liên quan nên triển khai ứng dụng công cụ mô phỏng trong thực tế, đồng thời đào tạo nhân lực và nghiên cứu các giải pháp nâng cao tính ổn định hệ thống điện. Hành động ngay hôm nay để đảm bảo hệ thống điện Việt Nam vận hành an toàn, ổn định và hiệu quả trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THỊ PHƯƠNG QUỲNH ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN CHO HỆ NHIỀU MÁY S K C 0 0 3 9 5 9 NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 S KC 0 0 3 9 3 2 Tp. Hồ Chí Minh, 2012 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THỊ PHƯƠNG QUỲNH ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN CHO HỆ NHIỀU MÁY NGÀNH: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 1/2013 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THỊ PHƯƠNG QUỲNH ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN CHO HỆ NHIỀU MÁY NGÀNH: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH Tp.Hồ Chí Minh, tháng 1/2013 Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: NGUYỄN THỊ PHƢƠNG QUỲNH Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 14-12-1985 Nơi sinh: TP. Hồ Chí Minh Quê quán: TP.

Hồ Chí Minh Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 99F, Đƣờng 379, P. Tăng Nhơn Phú A, Quận 9 Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: 0973432949 Fax: E-mail: phuongquynhcdn@gmail. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Nơi học (trƣờng, thành phố): Ngành học: 2.

Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ: 09/2004 đến 05/2009 Nơi học (trƣờng, thành phố): Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ Thuật Điện-Điện Tử Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Điều khiển lập trình nâng cao, Thiết kế hệ thống điện, Quản lý dự án. Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 03/2009, tại Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Ngƣời hƣớng dẫn: III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Từ 5/2009 đến Trƣờng Cao Đẳng Nghề Kỹ Thuật Công Giảng viên nay Nghệ TPHCM i Luan van LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp.

Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 201… Họ và tên Nguyễn Thị Phƣơng Quỳnh ii Luan van LỜI CẢM TẠ Lời đầu tiên, tác giả luận văn xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến tất cả thầy cô giáo trong Khoa Điện – Điện Tử , Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP. HCM đã truyền đạt cho tác giả những kinh nghiệm và kiến thức thật sự hết sức quý báu trong thời gian học tập tại trƣờng. Đặc biệt xin chân thành cám ơn thầy PGS TS. Quyền Huy Ánh, ngƣời đã trực tiếp hƣớng dẫn tác giả hoàn thành luận văn thạc sĩ này.

Xin đƣợc gởi lời cám ơn chân thành đến gia đình, bạn bè và ngƣời thân, những ngƣời đã giúp đỡ và động viên tác giả về tinh thần cũng nhƣ vật chất trong suốt thời gian thực hiện luận văn này. Trong quá trình thực hiện luận văn, do thời gian và kinh nghiệm có hạn nên chắc chắn sẽ không tránh đƣợc những thiếu xót, rất mong đƣợc sự quan tâm đóng góp của thầy cô và các bạn bè, anh chị để luận văn đƣợc hoàn chỉnh hơn. Mọi đóng góp về luận văn xin gởi qua địa chỉ email phuongquynhcdn@gmail. Xin chân thành cảm ơn ! Tp.

Hồ Chí Minh, tháng 01/2013 Học viên thực hiện Nguyễn Thị Phƣơng Quỳnh iii Luan van TÓM TẮT Hệ thống điện Việt Nam trong những năm qua đã có những bƣớc phát triển nhảy vọt về công suất và quy mô lãnh thổ. Ngành công nghiệp hệ thống điện là một lĩnh vực có sự thay đổi liên tục và ngày càng trở nên phức tạp hơn khi chúng liên kết với nhau. Do đó, vấn đề đặt ra là phải đảm bảo sự ổn định cho toàn hệ thống điện. Chính vì vậy, việc nghiên cứu để tìm ra phƣơng pháp đánh giá ổn định nhanh và chính xác thực sự trở nên cần thiết đối với hệ thống điện Việt Nam.

Mục đích của đề tài này là khảo sát và đánh giá tính ổn định hệ thống điện cho hệ nhiều máy phát bằng phƣơng pháp mô phỏng Để đạt đƣợc mục đích này ngƣời nghiên cứu tiến hành các công việc: - Xây dựng phƣơng pháp đánh giá ổn định hệ thống điện. - Xây dựng chƣơng trình tính toán phân bố công suất trong hệ thống điện cho hệ nhiều máy bằng phần mềm Matlab - Xây dựng mô hình mô phỏng bằng ngôn ngữ lập trình m.file có trong phần mềm Matlab. - Mô phỏng và đánh giá các kết quả đạt đƣợc từ việc đánh giá tính ổn định trong hệ thống điện 9 nút và 3 máy phát. Những kết quả mà đề tài đạt đƣợc đó là: - Phƣơng pháp đánh giá tính ổn định hệ thống điện - Công cụ đánh giá ổn định hệ thống 9 nút và 3 máy phát Có thể kết luận rằng, phƣơng pháp và công cụ đánh giá tính ổn định hệ thống điện cho hệ nhiều máy bằng phƣơng pháp mô phỏng đã góp phần vào việc nghiên cứu tìm ra một phƣơng pháp đánh giá chính xác, nhanh chóng và trực quan để có thể ứng dụng vào thực tiễn đối với hệ thống điện Việt Nam.

iv Luan van ABSTRACT Vietnam's power system in recent years has seen dramatic development in power and territorial size. Industrial power system is a field with constantly changing and becoming more complex as they relate to each other. Therefore, the problem posed is to ensure the stability of the entire electrical system. Therefore, the research to find methods to evaluate stability quickly and accurately becomes really necessary for Vietnam's power system.

The purpose of thesis is set up the method and tools to evaluate the dynamic stability of power system by simulation. To get this objective, the researcher have to carry out following steps: - Set up the method to evaluate the dynamic stability of power system. - Set up the calculated equations to distribute the power of power system with many generators by Matlab software. - Set up the simulation model by programming language m.file in Matlab software.

- Simulation and accessing the result from 9 bus, 3 generators. The result of thesis reached: - The new method to evaluate dynamic stability of power system. - Tools to evaluate the dynamic stability of 9 bus, 3 generators system. It could be said that the algorithm and tools to evaluate the dynamic stability of power system through simulation method is contributed to find the method which has accurately, quickly and visually.

This new method is able to apply in the power system in Vietnam. v Luan van MỤC LỤC Trang tựa Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học. i Lời cam đoan. ii Lời cảm tạ.

vi Danh sách các hình. ix Danh sách các bảng. xii Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu .1 Kết quả nghiên cứu trong nƣớc .2 Kết quả nghiên cứu ngoài nƣớc .2 Mục đích của đề tài .3 Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài .1 Nhiệm vụ của đề tài .2 Giới hạn đề tài.4 Phƣơng pháp nghiên cứu. 5 Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Các chế độ hệ thống điện………………………………………………….2 Các khái niệm về ổn định trong hệ thống điện………………………….1 Ổn định tĩnh trong hệ thống điện………………………………….2 Ổn định động trong hệ thống điện .3 Sơ lƣợc về ứng dụng các phƣơng pháp toán học nghiên cứu ổn định trong hệ thống điện………………………………………………………………….13 vi Luan van 2.1 Phƣơng pháp phân tích và đánh giá ổn định theo tiêu chuẩn năng lƣợng …………………………………………………….2 Phƣơng pháp phân tích và đánh giá ổn định theo Lyapunov …….1 Phƣơng pháp trực tiếp (hay còn gọi là phƣơng pháp thứ hai của Lyapunov)…… ……………………………………………….2 Phƣơng pháp xấp xỉ bậc nhất của Lyapunov (hay còn gọi là phƣơng pháp thứ nhất của Lyapunov)………………….4 Hậu quả của sự mất ổn định và các yêu cầu đảm bảo ổn định cho hệ thống điện …………………………….31 Chƣơng 3: MÔ HÌNH TOÁN 3.2 Giải thuật phân tích và đánh giá ổn định hệ nhiều máy bằng phƣơng pháp mô phỏng……………….1 Phƣơng pháp phân bố công suất bằng phép lặp Gauss – Seidel….2 Phƣơng pháp phân bố công suất bằng phép lặp Newton – Grapson .3 Thời gian cắt tới hạn.51 Chƣơng 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN 4.1 Công suất điện của mỗi máy phát……………………….1 Công suất điện của mỗi máy phát ngay tại thời điểm xảy ra sự cố………………………………………………………………….2 Công suất điện của mỗi máy phát tại thời điểm sau khi sự cố xảy ra……………………………………………………………….2 Trạng thái của các máy phát………………………….1 Trạng thái của các máy phát tại thời điểm sự cố xảy ra………………………………………………………………….53 vii Luan van 4.2 Trạng thái của các máy phát sau khi sự cố xảy ra………………………………………………………………….3 Trạng thái của các máy phát trong toàn bộ quá trình khi có sự cố xảy ra…………………………………………………….57 Chƣơng 5: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 5.1 Hệ thống điện 3 máy – 9 nút………………………………………………58 5.1 Tính toán thông số đầu vào bằng phƣơng pháp giải tích…….2 Khảo sát và đánh giá ổn định hệ thống điện 3 máy – 9 nút………….63 Chƣơng 6: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 6.2 Những mặt còn tồn tại và hƣớng phát triển cho đề tài……………………84 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC viii Luan van DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Sơ đồ một hệ thống điện đơn giản .2: Đặc tính công suất điện từ của máy phát và đặc tính công suất cơ của tuabin .3: Sơ đồ hệ thống điện xét nút phụ tải và tƣơng quan cân bằng công suất phản kháng .5: Hệ thống ổn định động.6: Hệ thống mất ổn định động .7: Ổn định dao động bé theo Lyapunov .8: Tiêu chuẩn ổn định Mikhailov .9a: Quỹ đạo ổn định của hệ thống .9 b, c: Quỹ đạo không ổn định của hệ thống .1: Lƣu đồ giải thuật phân tích ổn định hệ nhiều máy .2: Sơ đồ thay thế hình  .3: Sơ đồ thay thế tƣơng đƣơng hệ thống điện 3 nút.4: Sơ đồ thay thế hệ thống điện nhiều máy .5: Lƣu đồ thuật toán xác định thời gian cắt tới hạn .1: Sơ đồ hệ thống điện 9 nút – 3 máy .2: Góc lệch pha giữa máy phát 2 và máy phát 3 so với máy phát chuẩn (tc = 0.3: Góc lệch pha giữa máy phát 2 và máy phát 3 so với máy phát chuẩn (tc = 0.4: Góc lệch pha giữa máy phát 2 và máy phát 3 so với máy phát chuẩn (tc = 0.5: Vị trí góc pha của từng máy.

65 ix Luan van Hình 5.6: Mối quan hệ giữa vận tốc góc w21 và w31 (tc = 0.7: Mối quan hệ giữa vận tốc góc w21 và w31 (tc = 0.8: Mối quan hệ giữa vận tốc góc w21 và w31 (tc = 0.